Vandaag vertellen we je alles over de verlichtingsformule voor open ruimtes en binnen, en geven we de grootte van de lichtstroom onder verschillende omstandigheden.
Kaars en spinnewiel
Vóór wijdverbreide elektrificatie was de lichtbron de zon, de maan, het vuur en de kaars. Wetenschappers waren al in de vijftiende eeuw in staat om een systeem van lenzen te creëren om de verlichting te verbeteren, maar de meeste mensen werkten en leefden bij kaarslicht.
Sommigen hadden medelijden met het uitgeven van geld aan waxinelichtjes, of deze manier om de dag te verlengen was gewoon niet beschikbaar. Daarna gebruikten ze alternatieve brandstofopties - olie, dierlijk vet, hout. Russische boerenvrouwen van de middelste baan weven bijvoorbeeld hun hele leven vlas bij het licht van een fakkel. De lezer kan zich afvragen: "Waarom moest dit 's nachts?" De coëfficiënt van natuurlijk licht gedurende de dag is immers veel hoger. Feit is dat boerenvrouwen overdag veel andere zorgen hadden. Bovendien is het weefproces zeer nauwgezet en vereist gemoedsrust. Het was belangrijk voor vrouwen dat niemand op het doek stapte, zodat de kinderen de draden niet zouden verwarren en de mannen niet zouden afleiden.
Maar met zo'n leven is er één gevaar: de lichtstroom (formuleren we)iets lager geven) van de toorts is erg laag. Ogen gespannen en vrouwen verloren snel hun gezichtsvermogen.
Verlichting en leren
Als eersteklassers op 1 september naar school gaan, verwachten ze met spanning wonderen. Ze worden gevangen door de liniaal, bloemen, mooie vorm. Ze zijn geïnteresseerd in hoe hun leraar zal zijn, met wie ze aan hetzelfde bureau zullen zitten. En een persoon herinnert zich deze gevoelens voor de rest van zijn leven.
Maar volwassenen moeten, wanneer ze hun kinderen naar school sturen, aan meer prozaïsche dingen denken dan aan vreugde of teleurstelling. Ouders en leerkrachten maken zich zorgen over het comfort van het bureau, de grootte van het klaslokaal, de kwaliteit van het krijt en de verlichtingsformule in de kamer. Deze indicatoren hebben normen voor kinderen van alle leeftijden. Daarom moeten schoolkinderen dankbaar zijn dat mensen van tevoren niet alleen over het leerplan hebben nagedacht, maar ook over de materiële kant van de kwestie.
Verlichting en werk
Het is niet voor niets dat scholen inspecties uitvoeren waarbij een formule voor het berekenen van de verlichting van klaslokalen wordt toegepast. Kinderen van tien of elf doen niets anders dan lezen en schrijven. Dan doen ze 's avonds hun huiswerk, wederom zonder afscheid te nemen van pennen, schriften en studieboeken. Daarna houden moderne tieners zich ook aan verschillende schermen. Als gevolg hiervan wordt het hele leven van een schoolkind geassocieerd met een belasting van het gezichtsvermogen. Maar school is slechts het begin van het leven. Verder wachten al deze mensen op een universiteit en werk.
Elk type werk vraagt om zijn eigen lichtopbrengst. De rekenformule houdt er altijd rekening mee dat:een mens doet 8 uur per dag. Zo moet een horlogemaker of juwelier rekening houden met de kleinste details en kleurnuances. Daarom vereist de werkplek van mensen in dit beroep grote en heldere lampen. Een botanicus die de planten van het regenwoud bestudeert, moet daarentegen constant in de schemering blijven. Orchideeën en bromelia's zijn eraan gewend dat de bovenste laag bomen bijna al het zonlicht opneemt.
Formule
Rechtstreeks op de verlichtingsformule. Haar wiskundige uitdrukking ziet er als volgt uit:
Eυ=dΦυ / dσ.
Laten we de uitdrukking eens nader bekijken. Het is duidelijk dat Eυ de verlichting is, dan is Φυ de lichtstroom en is σ een kleine oppervlakte-eenheid waarop de flux v alt. Men kan zien dat E een integrale waarde is. Dit betekent dat er rekening wordt gehouden met zeer kleine segmenten en stukjes. Dat wil zeggen, wetenschappers vatten de verlichting van al deze kleine gebieden samen om het uiteindelijke resultaat te krijgen. De eenheid van verlichting is lux. De fysieke betekenis van één lux is zo'n lichtstroom, waarvoor er één lumen per vierkante meter is. Lumen is op zijn beurt een zeer specifieke waarde. Het geeft de lichtstroom aan die wordt uitgezonden door een puntisotrope bron (vandaar monochromatisch licht). De lichtsterkte van deze bron is gelijk aan één candela per ruimtehoek van één steradiaal. De eenheid van verlichting is een complexe waarde die het concept "candela" omvat. De fysieke betekenis van de laatste definitie is als volgt: de intensiteit van licht in een bekende richting van een bron diezendt monochromatische straling uit met een frequentie van 540 1012 Hz (golflengte ligt in het zichtbare deel van het spectrum), en de energie-intensiteit van licht is 1/683 W/sr.
Lichtconcepten
Natuurlijk lijken al deze concepten op het eerste gezicht op een bolvormig paard in een vacuüm. Dergelijke bronnen bestaan niet in de natuur. En de oplettende lezer zal zich zeker de vraag stellen: “Waarom is dit nodig?” Maar natuurkundigen hebben de behoefte om te vergelijken. Daarom moeten ze bepaalde normen invoeren waar ze zich door moeten laten leiden. De verlichtingsformule is eenvoudig, maar er kan veel onduidelijk zijn. Laten we het opsplitsen.
Index "υ"
Index υ betekent dat de waarde niet helemaal fotometrisch is. En dit komt door het feit dat de menselijke mogelijkheden beperkt zijn. Het oog neemt bijvoorbeeld alleen het zichtbare spectrum van elektromagnetische straling waar. Bovendien zien mensen het centrale deel van deze schaal (verwijst naar groene kleur) veel beter dan de marginale gebieden (rood en paars). Dat wil zeggen, in feite neemt een persoon niet 100% van de fotonen met een gele of blauwe kleur waar. Tegelijkertijd zijn er apparaten die zo'n fout niet hebben. De verlaagde waarden waarop de verlichtingssterkteformule werkt (bijvoorbeeld lichtstroom) en die worden aangeduid met de Griekse letter "υ", zijn gecorrigeerd voor het menselijk zicht.
Monochromatische stralingsgenerator
De basis, zoals hierboven vermeld, is het aantal fotonen met een bepaalde lengtegolven die per tijdseenheid in een bepaalde richting worden uitgezonden. Zelfs de meest monochromatische laser heeft enige golflengteverdeling. En hij moet zeker iets op het spoor zijn. Dit betekent dat fotonen niet in alle richtingen worden uitgezonden. Maar in de formule bestaat zoiets als een 'puntbron van licht'. Dit is een ander model dat is ontworpen om een bepaalde waarde te verenigen. En geen enkel object van het universum kan zo worden genoemd. Een puntlichtbron is dus een fotonengenerator die een gelijk aantal elektromagnetische veldquanta in alle richtingen uitzendt, de grootte is gelijk aan een wiskundig punt. Er is echter één truc, het kan van een echt object een puntbron maken: als de afstand waarover de fotonen reiken erg groot is in vergelijking met de grootte van de generator. Onze centrale ster de zon is dus een schijf, maar verre sterren zijn punten.
Prieel, nou ja, park
Een oplettende lezer heeft vast het volgende opgemerkt: op een zonnige dag lijkt een open gebied veel meer verlicht dan een open plek of een aan één kant gesloten gazon. Daarom is de kust zo aantrekkelijk: het is er altijd zonnig en warm. Maar zelfs een grote open plek in het bos is donkerder en kouder. En de ondiepe put is op de helderste dag slecht verlicht. Dit komt omdat als een persoon slechts een deel van de lucht ziet, minder fotonen zijn oog bereiken. De coëfficiënt van natuurlijke verlichting wordt berekend als de verhouding van de lichtstroom van de hele lucht tot het zichtbare gebied.
Cirkel, ovaal, hoek
Al dezeconcepten zijn gerelateerd aan geometrie. Maar nu zullen we het hebben over een fenomeen dat rechtstreeks verband houdt met de verlichtingsformule en bijgevolg met de natuurkunde. Tot nu toe werd aangenomen dat licht loodrecht op het oppervlak v alt, strikt naar beneden. Dit is natuurlijk ook een benadering. Onder deze voorwaarde betekent de afstand tot de lichtbron de afname van de verlichting in verhouding tot het kwadraat van de afstand. Dus de sterren die een persoon met het blote oog aan de hemel ziet, bevinden zich ofwel niet zo ver van ons (ze behoren allemaal tot de Melkweg) of zeer helder. Maar als het licht onder een hoek op het oppervlak v alt, is het anders.
Denk aan een zaklamp. Het geeft een ronde lichtvlek wanneer het strikt loodrecht op de muur wordt gericht. Als je hem kantelt, verandert de plek in een ovaal. Zoals je uit de geometrie weet, heeft een ovaal een groter oppervlak. En aangezien de zaklamp nog steeds hetzelfde is, betekent dit dat de lichtintensiteit hetzelfde is, maar als het ware over een groot gebied wordt "uitgesmeerd". De intensiteit van het licht hangt af van de invalshoek volgens de cosinuswet.
Lente, winter, herfst
De titel klinkt als de titel van een prachtige film. Maar de aanwezigheid van seizoenen hangt rechtstreeks af van de hoek waaronder het licht op zijn hoogste punt op het oppervlak van de planeet v alt. En op dit moment gaat het niet alleen om de aarde. Er zijn seizoenen op elk object in het zonnestelsel waarvan de rotatieas gekanteld is ten opzichte van de ecliptica (bijvoorbeeld op Mars). De lezer heeft het waarschijnlijk al geraden: hoe groter de hellingshoek, hoe minder fotonen per vierkante kilometer oppervlak per seconde. Zodathet seizoen wordt kouder. Op het moment van de grootste afwijking van de planeet op het halfrond, regeert de winter, op het moment van de minste - zomer.
Cijfers en feiten
Om niet ongegrond te zijn, hier wat gegevens. We waarschuwen je: ze zijn allemaal gemiddeld en niet geschikt om specifieke problemen op te lossen. Daarnaast zijn er mappen met oppervlakteverlichting door verschillende soorten bronnen. Het is beter om ernaar te verwijzen bij het maken van berekeningen.
- Op een afstand van de zon tot een willekeurig punt in de ruimte, die ongeveer gelijk is aan de afstand tot de aarde, is de verlichting honderdvijfendertigduizend lux.
- Onze planeet heeft een atmosfeer die een deel van de straling absorbeert. Daarom wordt het aardoppervlak verlicht met maximaal honderdduizend lux.
- De zomerse breedtegraden worden 's middags verlicht met zeventienduizend lux bij helder weer en met vijftienduizend lux bij bewolkt weer.
- Op een nacht met volle maan is de verlichting twee tiende van een lux. Sterrenlicht op een maanloze nacht is slechts een of tweeduizendste van een lux.
- Het lezen van een boek vereist minstens dertig tot vijftig lux verlichting.
- Als iemand naar een film kijkt in een bioscoop, is de lichtstroom ongeveer honderd lux. De donkerste scènes hebben een indicator van tachtig lux en het beeld van een heldere zonnige dag zal honderdtwintig "trekken".
- Zonsondergang of zonsopgang boven de zee geeft een verlichting van ongeveer duizend lux. Tegelijkertijd zal de verlichting op een diepte van vijftig meter ongeveer 20 lux zijn. Water absorbeert zonlicht heel goed.
